johnson-cook模型原始论文(简单翻译)

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1、EngineeringFractureMechanicsVol.21,No.I,pp.3148.1985PrintedintheU.S.A.0013-7944/85$3.00+.ooPergamonPressLtd.三种金属在不同的应变、应变速率、温度和压力下的断裂特性GORDONR.JOHNSONHoneywellInc.,DefenseSystemsDivision,Edina,MN55436,U.S.A.andWILLIAMH.COOKAirForceArmamentLaboratory,EglinAirForceBase,FL32542,U.S.A.摘要：本

2、文考虑了OFHC铜，Armco铁和4340钢的断裂特性。对这些材料分别进行了扭转试验（在一定范围内的应变速率条件下），霍普金森杆试验（在一定范围内的温度），准静态拉伸试验（在不同的切口尺寸下）。通过介绍一个累积损伤断裂模型，说明了断裂应变是应变率，温度和压力的一个函数。这个模型，通过计算结果与气缸冲击试验、双轴（扭转-拉力）试验的比较，而被evaluated.INTRODUCTION当材料承受动力荷载条件时，如高速冲击、炸药爆炸、金属成型，该材料会经历很大范围的应变、应变率、温度和压力。在一些例子中，已经有一种趋势来区分“动力”材料特性和“静态”材料特性。他基本的假

3、设是，“动力”和“静态”属性的区别仅归因于应变率。然而，常与高应变率联系在一起的是，大应变，高温和高压。因此，对每一个变量作用进行适当的评估是很重要的，而不能仅假设所有不同的特性都归因于单独的应变率。本文介绍了OFHC铜，Armco铁和4340钢的断裂特性。一系列的试验室试验都已被用到测定应变率、温度、压力对断裂的影响上。通过一个独立系列的试验和计算，一个累积损伤断裂模型被开发和评估。TESTDATA三种材料的描述见Table1.所有试验样本都是从同一库存中制备，在Table1中还明确了各种材料的热处理数据。扭转试验数据见Fig.1.扭转测试仪器见Ref.[1]，分

4、析试验数据的程序见Ref.[2]，其他许多材料的数据见Ref.[3]and[4].在Fig.1中的数据，平均切应变，，是假设仅在薄的试验截面发生的，并且沿着该截面是均匀的。然而在高应变率时，由于绝热增温（adiabaticheating[2].），扔可能会有一些局部应变（localizationsofstrain？？？）。Armco铁和4340钢在断裂时的平均切应变可以清晰的看见，而在Fig.1中OFHC铜的所有样本都没有断裂，是由于扭转试验设备的旋转限制。另一种较短尺寸（shorter-gage翻译为短边？？）的OFHC铜样本所得试验数据为：=0.008s-1，断

5、裂时平均切应变=8.7.三个扭转样本的金相截面见Fig.2.在OFHC铜样本中，在gagesection的中心附近，出现了应变局部化（strainlocalization）现象。每一个截面上都没有明显的空隙（void）。霍普金森杆拉伸试验数据见Fig.3.霍普金森杆试验的代表仪器和数据（针对各种材料）见[5].得出该实验数据的霍普金森杆位于Eglin空军基地的AirForceArmamentLaboratory(AFATL).在试件的周围放置一个烤箱来提升温度，在试验前，提前几分钟施加温度。Fig.3中的真实拉应变，是基于在拉伸试件上，应变是轴向均匀的假设。这个应力

6、-应变数据只是相对小应变而言的，因为在拉伸试件出现颈缩后，应力-应变数据不能被准确评估。但是这些数据，对于检查强度特性是很有用的，断裂特性则只能通过检查试验后的试件来确定，如Fig.4.Fig.4种的照片和Fig.5的金相截面展示了，和4340钢对比下OFHC铜和Armco铁的相对塑性断裂（relativelyductilefracture）.在Fig.5中，Armco铁和一些OFHC铜上都有明显的空隙。4340钢在更高的温度下，也出现一些空隙结构。Fig.6是准静态拉伸数据。Thenotchedgeometryspecimensareidenticaltothos

7、eusedelsewhereandgiveaconcentrationofhydrostatictensioninthetestspecimen[6].这些都在Fig.6的数据中清晰的展示。对于一个指定真是应变，应力（包括静水压力）变大，切口变得更严重。也可以看出静水压力的存在显著降低了材料断裂时的应变。Figure7展示了准静态拉伸试验试件的金相截面。OFHC铜和Armco铁，正如预期所得，失效时表现出更大的塑性行为（相对于4340steel）。空隙结构出现在无缺口的OFHC铜试件和所有Armco铁试件中。在4340钢中，没有明显空隙。Fig.6.Stress